数控加工技术教案

数控加工技术教案内容摘要：

孔、螺纹、成形车刀等  铣削刀具：面铣刀、立铣刀、螺纹铣刀等  钻削刀具：钻头、铰刀、丝锥等  镗削刀具：粗镗刀、精镗刀等 四、车削类工具系统 9 数控车削加工用工具系统的构成和结构，与机床刀架的形式、刀具类型及刀具是否需要动力驱动等因素有关。 数控车床常采用立式或卧式转塔刀架作为刀库，刀库容量一般为 4~8 把刀具，常按加工工艺顺序布置，由程序控制实现自动换刀。 其特点是结构简单，换刀快速，每次换刀仅需 l~2s。 图示为数控车削加工用工具系统的一般结构体系。 目前广泛采用的德国 DIN69880 工具系统具有重复定位精度高、夹持刚性好、互换性 强等特点。 五、镗铣类工具系统 1． 整体式工具系统 图示为镗铣类整体式工具系统，即TMG 整体式工具系统组成。 它是把工具柄部和装夹刀具的工作部分做成一体。 要求不同工作部分都具有同样结构的刀柄，以便与机床的主轴相连，所以具有可靠性强、使用方便、结构简单、调换迅速及刀柄的种类较多的特点。 图示为 TSG工具系统图，该图表明了 TSG工具系统中各种工具的组合形式。 TMG 工具系统 整体式工具系统组成 2． 模块式工具系统 镗铣类模块式工具系统即 TMG 工具系统是把整体式刀具分解成柄部（主柄模块）、中间连接块 （连接模块）、工作头部（工作模块）三个主要部分，然后通过各种连接结构，在保证刀杆连接精度、强度、刚性的前提下，将这三部分连接成整体，如图所示。 这种工具系统可以用不同规格的中间连接块，组成各种用途的模块工具系统，既灵活、方便，又大大减少了工具的储备。 例如国内生产的 TMG TMG21 模块工具系统，发展迅速，应用广泛，是加工中心使用的基本工具。 【课后作业】 【教学后 记】 车削加工中心上加工工件时需要的刀具 模块式工具系统组成 10 绵竹市职业中专学校 课 时 授 课 教 案 【课程名称】 数控加工工艺 【授课班级】 09 秋 5 【授课时间】 第 周星期 第 节 【课 题】 常见定位方法和定位元件 【教学目的】 了解常见定位 方法、类型 了解常见定位元件类型 掌握常见定位元件作用 【重点、难点】 定位元件的类型、作用 【使用教具】 课件 授课主要内容 工件的定位是通过工件上的定位基准面和夹具上定位元件工作表面之间的配合或接触实现的，一般应根据工件上定位基准面的形状，选择相 应的定位元件。 一、工件以平面定位 工件以平面定位时，常用定位元件：固定支承、可调支承、浮动支承、辅助支承。 1．固定支承 固定支承有支承钉和支承板两种形式，平头支承钉和支承板用于已加工平面的定位；球头支承钉主要用于毛坯面定位；齿纹头支承钉用于侧面定位，以增大摩擦系数。 限制一个移动自由度。 2．可调支承 可调支承用于工件定位过程中，支承钉高度需调整的场合，可调支承大多用于毛坯尺寸、形状变化较大，以及粗加工定位。 限制一个移动自由度。 3．浮动支承 工件定位过程中，能随着工件定位基准位置的变化而自 动调节的支承，称为浮动支承。 浮动支承常用的有三点式 和 二点式，无论哪种形式的浮动支承，其作用相当于一个固定支承，只限制一个移动自由度，主要目的是提高工件的刚性和稳定性。 用于毛坯面定位或刚性不足的场合。 4．辅助支承 辅助支承是指由于工件形状、夹紧力、切削力和工件重力等原因，可能使工件在定位后还产生变形或定位不稳，为了提高工件的装夹刚性和稳定性而增设的支承。 因此，辅助支承只能起提高工件支承刚性的辅助定位作用，而不起限制自由度的作用，更不能破坏工件原有定位。 二、工件以圆孔定位 工件以圆孔定位时，常用的 定位元件有：定位销、圆柱心轴、圆锥销、圆锥心轴。 1．定位销 定位销分为短销和长销。 短销只能限制两个移动自由度，而长销除限制两个移动自由度外，还可限制两个转动自由度。 2．圆柱心轴 圆柱心轴定位有间隙配合和过盈配合两种。 间隙配合拆卸方便，但定心精度不高；过盈配合定心精度高，不需夹紧，但装拆工件不方便。 3．圆锥销 采用圆锥销定位时，圆锥销与工件圆孔的接触线为一个圆，限制工件三个移动自由度。 4．圆锥心轴 限制工件三个移动自由度和两个转动自由度。 3 三、工件以外圆柱面定位 工件以外圆柱 面定位时，常用定位元件：支承板、 V 形块、定位套、半圆孔衬套、锥套和三爪自动定心卡盘，最常见的是 V 形块和三爪自动定心卡 盘。 1． V 形块的优点是对中性好，可以使工件的定位基准轴线保持在 V 形块两斜面的对称平面上，而且不受工件直径误差的影响，安装方便。 V 形块有窄 V 形块、宽 V 形块和两个窄 V 形块组合等三种结构形式。 窄 V 形块定位限制工件的两个自由度；宽 V 形块或两个窄 V 形块组合定位，限制工件两个移动自由度和两个转动自由度。 2．三爪自动定心卡盘能够自动地将工件的轴线确定在要求的位置上。 限制工件两个移动自由度和两个转动自由度。 【课后作业】 【教学后记】 11 绵竹市职业中专学校 课 时 授 课 教 案 【课程名称】 数控加工技术 【授课班级】 09 秋 5 【授课时间】 第 周星期 第 节 【课 题】 定位误差分析 【教学目的】 掌握基准位移误差 掌握基准不重合误差 掌握定位误差的分析与计算 【重点、难点】 定位误差的分析与计算 【使用教具】 课件 授课主要内容 加工时，因定位不准确而引起的加工误差称为定位误差，常用 D 表示。 它包括基准不重合误差和基准位移误差两部分。 一、定位误差的产生 1． 基准不重合误差 工件的定位基准与设计基准不重合时产生的加工误差称为基准不符误差，用 BΔ 表示。 基准不重合误差的大小等于定位基准与设计基准之间的尺寸公差。 即： BΔ ＝ Lδ 2． 基准位移误差 由定位副的制造误差和间隙引起定位基准位置的变动量称为基准位移误差，用 YΔ 表示。 基准位移误差的大小为定位基准的最大变动范围，即： YΔ ＝ Amax － Amin 式中： Amax —— 最大工序尺寸； Amin —— 最小工序尺寸。 因此， 定位误差 D 为上述两方面的矢量和。 即 D ＝ BΔ ＋ YΔ 式中的和是有方向的。 如果 BΔ 、 YΔ 方向相同（或相反）且与加工尺寸线方向平行 （相一致），则两项可以直接相加（或相减）；如果 BΔ 、 YΔ 方向与加工面的尺寸线方向不平行（即不一致），则需将 BΔ 、 YΔ 投影到 加工尺寸线方向 来计算。 二、定位误差的分析与计算 根据定位方式分别计算出基准不符误差 BΔ 和基准位移误差 YΔ 后，按一定规律将其合成即可得到定 位误差。 1． 工件以外圆柱面在 V 形块上定位时的定位误差 工件以外圆柱面在 V 形块中定位，由于工件定位面外圆直径有公差 D ，对一批工件而言，当直径由最小 D－ D 变到最大 D 时，工件中心（即定位基准）将在 V 形块的对称中心平面内上下偏移，左右不发生偏移，即工件中心由 1O 变到 2O ，其变化量 21OO （即 YΔ ）几何关系推出： YΔ ＝ 21OO ＝2sin2D ＝2sin2 D 工件以外圆柱面在 V 形块上定位的基准不符误差 BΔ 与设计基准的位置有关，分别介绍其定位误差。 设计基准与定位基准重合，则基准不符误差 BΔ ＝ 0，其定位误差为： D ＝ 0＋ YΔ ＝ 0＋2sin2 D ＝2sin2 D 设计基准 a 与定位基准 1O 不重合，除含有定位基准位移误差 YΔ 外，还有基准不符误差 BΔ。 假定定位基准 1O 不动，当工件直径由最小 D－ D 变到最大 D 时， 设计基准 a 的变化量为 2Dδ ，就是 BΔ 的大小，其方向由 a 到 a ，与定位基准 1O 变到 2O 的方向相同，故其定位误差 D 是二者之和，即： D ＝ BΔ ＋ YΔ ＝ 2D ＋2sin2 D ＝ 2D2sin11 12 设计基准 b 与定位基准 1O 不重合的另一种情况。 当工件直径由最小 D－ D 变到最大 D 时， 设计基准 b 的变化量仍为2Dδ，但 其方向由 b 到 b ，与定位基准 1O 变到 2O 的方向相反，故其定位误差 D 是二者之差，即： D ＝ － BΔ + YΔ = － 2Dδ ＋2sin2 D = 2Dδ (2sin1 － 1) 可见，工件以 外圆柱面在 V 形块定位时，如果设计基准不同 , 产生的定位误差 D 也不同。 其中以下母线为设计基准时，定位误差最小，也易测量。 故轴类零件的键槽尺寸，一般多以下母线标注。 2． 工件以圆孔在心轴上定位时的定位误差 这里介绍工件以圆孔在间隙配合心轴上的定位情况。 1）心轴水平放置 工件因自重始终靠在孔的下边，即单边接触。 YΔ 仅反映在径向，单边向下。 即： YΔ = 21 ( Dδ + dδ ) 2）心轴垂直放置 因为无法预测间隙偏向哪一边，定位基准孔在任何方向都可作双向移动，故其最大位移量（即 YΔ ）较心轴水平放置时大一倍。 即： YΔ ＝ Dmax —dmin 因为心轴垂直放置（双边接触）与水平放置（单边接触）不同， 间Δ （最小间隙）无法在调整刀具时预先清除补偿。 所 以必须考虑 间Δ 的影响。 3． 工件以一面两孔组合定位时的定位误差 工件以一面两孔定位的定位误差也是由基准位移误差和基准不重合误差组成，下面先讨论基准位移误差，然后根据具体例子来计算定位误差。 工件以一面两孔定位的基准位移误差包括两类，即沿平面内任意方向的基准位移误差 YΔ 和基准转角误差2/。 1） 平行于二定位孔连心线方向的 YΔ （ 即工件的 方向 ） 由于该方向自由度由竖放的圆柱销限制，为 任意边接触，所以 其中 YΔ 决定于圆柱销与定位孔的最大配合间隙，即： YΔ ＝ X max1 ＝ δ 1D ＋δ 1d ＋ 间Δ 2） 垂直于二定位孔连心线方向的 YΔ （ 即工件的 和 方向 ） 这两个自由度由 圆柱销 削边定位销 2共同限制，两销连心线为 21OO。 若两销与两孔均处 于最大配合间隙，且两孔以上母线与销接触，则两孔连心线下移；反之，上移。 其最大位置变动量 YΔ 可按孔 1 中心线位置的最大变动量 max1X =δ 1D ＋δ 1d ＋ 间Δ 计算， 但若销 1 为上母线接触而销 2 为下母线接触，或反过来销 1 为下母线接触而销 2 为上母线接触，两孔连心线相对于两销连心线产生基准转角误差。 3）转角误差 取决于两孔和两销的最大配合间隙 max1X 和 max2X 、中心距 L 以及工件的偏移方向。 可近似计算为 2 ＝1。